solar cell - isthi asistensi ke 2
DESCRIPTION
Laporan Praktikum EJTTRANSCRIPT
PERCOBAAN I
SOLAR CELL
1. OPEN-CIRCUIT VOLTAGE
1.1. Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dari percobaan open-circuit voltage, yaitu :
a. Mengetahui karakteristik tegangan open circuit (VOC) pada kondisi konstan
b. Mengetahui karakteristik tegangan open circuit (VOC) pada kondsi
penyinaran tidak sejajar dengan modul sel surya
c. Mengetahui karakteristik tegangan open circuit (VOC) pada kondisi intensitas
penyinaran semakin meningkat
d. Mengetahui karakteristik tegangan open circuit (VOC) pada kondisi mencapai
hampir nilai maksimum setelah radiasi yang rendah (sekitar 100 W/m2)
1.2. Teori Dasar
Sebagai tegangan terbesar yang terjadi melewati terminal dari sel PV,
open-circuit voltage (rangkaian tegangan terbuka) Voc, penting dalam rangkaian
dimensi lebih lanjut (contohnya : inverter). Tegangan ini diukur tanpa adanya
beban yang dihubungkan ke sel PV.
Bahan semikonduktor yang membentuk sel PV akan menentukan
tegangan yang dihasilkan oleh sel.
| Solar Cell 1
Berikut disebutkan faktor yang akan mempengaruhi open-circuit voltage:
1. Radiasi
2. Sudut insiden
3. Suhu
Radiasi
Diagram berikut akan mengilustrasikan ketergantungan dari open-circuit
voltage pada radiasi
Jelas, rangkaian tegangan terbuka bukanlah fungsi linier dari radiasi. Tegangan
telah mencapai tingkat maksimumnya pada radiasi yang rendah. Ketika
memasang sel PV pada atap, anda harus mengingat bahwa sel PV memiliki
kemampuan untuk memproduksi tegangan yang besar walaupun dibawah langit
yang mendung.
Sudut insiden
Pengukuran open-circuit voltage tergantung dari sudut dari terjadinya cahaya
yang menunjukkan bahwa tegangan akan maksimal ketika cahaya tegak lurus
dengan sel PV.
| Solar Cell 2
Suhu
Sebuah sel PV open-circuit voltage memiliki koefisien suhu negatif, contoh,
sebagai sebuah sel PV atau modul peningkat panas (misalnya di paparan panas),
adalah turunnya tegangan rangkaian terbuka. Sebagai hasil ketergantungan suhu,
tegangan rangkaian terbuka tertinggi pada suhu rendah (winter).
Dengan demikian, modul PV diperuntukkan digunakan pada daerah yang hangat
membutuhkan jumlah sel yang lebih besar dari biasanya (misalnya, 40 bukan 36)
1.3. Prosedur Percobaan
Open-circuit voltage dari sel PV
Pada percobaan ini, kita akan menggunakan sebuah multimeter analog/digital
untuk memeriksa ketergantungan dari modul solar Open-circuit voltage Voc pada
radiasi.
Animasi dibawah ini akan menunjukkan bagaimana cara mempersiapkan
percobaan.
Pada emulator posisi matahari, atur matahari dan panet sudut ke 00, dan
ketinggian sudut ke 900, lampu halogen harus berada tegak lurus atas modul
solar.
| Solar Cell 3
Untuk mengatur nilai-nilai dari pengukuran berikutnya, gerakkan/pindahkan
dimmer’s slide control pada beberapa langkah. Ini akan menghasilkan lima
posisi yang berbeda untuk dikontrol, pada radiasi terendah berada pada posisi
0/4, yang paling tinggi ialah 4/4. Atur radiasi sebagai indikator pada tabel
dibawah, pengukuran dari modul solar berdasarkan open-circuit voltages dan
masukkan nilai-nilainya pada table.
1.4. Tabel Pengambilan Data
| Solar Cell 4
Dimmer’s slide control
Irradiance position
Ketika anda telah menyelesaikan pengukuran anda, ubah dari tabel ke bentuk
diagram.
Dikarenakan radiasi sebenarnya tidak diukur, untuk mendapatkan karakteristik
tergantung pada besarnya bgian bagaimana anda melakukan percobaan.
Pengukuran radiasi telah ditinggalkan secara sengaja dalam kasus ini.
1.5. Tabel Hasil Pengamatan
| Solar Cell 5
Position Of
Dimmer
Irradiance Voltage (V)
W/qm ∠0o ∠15o ∠30o
0 /4 100 9,3 9,27 9,1
1/4 170 14,88 14,59 14,3
2/4 240 17,24 16,96 16,55
3/ 4 310 18,25 18,03 17,57
4 /4 380 18,91 18,58 18,14
1.6. Grafik Hasil Pengamatan
a. Sudut Cahaya 0o
| Solar Cell 6
b. Sudut Cahaya 15o
c. Sudut Cahaya 30o
| Solar Cell 7
PEMBAHASAN :
Dari grafik di atas terlihat hubungan antara tegangan terminal sel surya
terhadap tingkat intensitas radiasi. Pada percobaan ini terlihat kondisi sel surya
dalam keadaan tanpa beban atau open-circuit dengan membandingkan tegangan
pada terminal sel surya terhadap tingkat intensitas radiasi cahaya untuk sudut
cahaya datang yang bervariasi.
Grafik a memperlihatkan hubungan tegangan pada terminal sel PV
terhadap tingkat intensitas cahaya radiasi pada sudut datang cahaya 0o. Pada
kondisi dimmer di skala 0 (nol), di terminal sel PV sudah terukur tegangan
sebesar 9,3 volt. Ini dikarenakan saat melakukan percobaan sel PV mendapatkan
radiasi cahaya dari kondisi ruangan laboratorium seperti lampu penerangan dan
cahaya radiasi matahari yang tembus ke ruangan melalu jendela.
Dari grafik yang diperoleh, pada posisi dimer awal atau untuk intensitas
cahaya yang rendah, sel PV sudah mampu memproduksi tegangan yang
mendekati tegangan normal (tegangan steady) dari sel PV. Demikian pula yang
terlihat pada grafik b dan c yang dilakukan pengambilan data pada sudut cahaya
datang 15o dan 30o. Namun tingkat kenaikan tegangannya lebih rendah
dibandingkan pada grafik a dimana cahaya datang pada sudut 0o.
Sudut cahaya datang dan tingkat intensitas radiasi yang diterima oleh
panel PV berpengaruh terhadap tegangan output dari terminal PV. Sehingga nilai
tegangan output sel PV akan mencapai nilai optimum pada sudut cahaya datang
mendekati 0 derajat (tegak lurus) terhadap panel dengan intensitas radiasi yang
cukup.
1.7. Kesimpulan
- Radiasi, sudut insiden dan suhu sangat berpengaruh dengan tegangan
yang dihasilkan.
- Penyinaran yang tegak lurus terhadap sel PV akan menghasilkan tegangan
yang maksimal
- Peningkatan intensitas radiasi cahaya berbanding lurus terhadap
peningkatan tegangan terminal sel PV
| Solar Cell 8
- Sel PV memiliki kemampuan menghasilkan tegangan setelah mencapai
tingkat maksimumnya pada radiasi yang rendah.
| Solar Cell 9
2. SHORT-CIRCUIT CURRENT PADA SEL PV
2.2 Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dari percobaan short-circuit current pada sel PV adalah:
a. Mengetahui arus hubung singkat (ISC) pada kondisi penyinaran konstan
b. Mengetahui arus hubung singkat (ISC) pada kondisi tanpa penyinaran
c. Mengetahui arus hubung singkat (ISC) pada kondisi penyinaran yang
semakin meningkat intensitasnya
2.3 Teori Dasar
Short-circuit current IK adalah kemungkinan terbesar dari arus sebuah sel PV
bisa sediakan. Arus ini diukur menggunakan ammeter dengan tahanan dalam
yang sangat rendah tersambung langsung ke terminal sel PV.
Sel PV tahan akan hubung singkat, misalnya, sel PV tidak akan rusak ketika
terminalnya mengalami hubung singkat.
Dikarenakan Short-circuit current hanya sedikit lebih tinggi dibandingkan arus
rata-rata, jalur modul tidak perlu diproteksi oleh sekring terhadap hubung
singkat. Bagaimanapun juga, jalur ini harus didimensi agar dapat mengatasi
hubung singkat dari arus.
Hubung singkat yang dihasilkan dari kesalahan (misal: kecacatan dari isolasi)
dapat membahayakan.
Hubung singkat arus bergantung pada:
1. Radiasi
2. Sudut dari insiden cahaya
3. Suhu
| Solar Cell 10
Radiasi
Ketelitian pengukuran dari hubung singkat sebagai fungsi hasil radiasi mengikuti
tipikal karakteristik:
Short-circuited sel PV bekerja sebagai sensor untuk radiasi meter.
Sudut insiden cahaya
Pengukuran dari short-circuit current sebagai fungsi dari sudut insiden cahaya
memperlihatkan bahwa short-circuit current mencapai nilai maksimumnya ketika
cahaya berada tegak lurus pada sel PV.
Suhu
Keakuratan pengukuran dari suhu bergantung pada shor-circuit current dalam
menunjukkan koefisien suhu yang positif, misalnya, ketika sel PV memanas,
short-circuit current akan meningkat.
| Solar Cell 11
2.4 Prosedur Percobaan
Short-circuit current of a PV Cell
Pada percobaan ini, kita akan menggunakan sebuah mulitmeter analog/digital
untuk mencari ketergantungan dari modul-modul solar Short-circuit current ISC
pada radiasi.
Animasi dibawah ini akan memperlihatkan bagaimana cara menyiapkan
percobaan
Pada posisi emulator matahari, atur mathari dan panel sudut ke 0o , dan sudut
elevasi ke 90o. Lampu hologen harus pada posisi tegak lurus pada modul solar.
Atur multimeter analog/digital ke tampilan arus dengan menekan saklar seleksi.
Untuk mengatur nilai-nilai radiasi untuk pengukuran lebih lanjut, pindahkan
pengaturan dimmer’s slide dalam beberapa langkah. Ini akan menghasilkan lima
posisi untuk pengaturan, untuk yang terendah berada diposisi 0/4, yang tertinggi
4/4. Atur radiasi berdasarkan indikasi pada tabel dibawah, pengukuran modul-
modul solar berdasarkan shor-circuit currents dan masukkan nilai-nilainya pada
tabel.
| Solar Cell 12
Setelah anda menyelesaikan pengukuran anda, ubah dari tabular menjadi bentuk
diagram
2.5 Tabel Pengambilan Data
Posisi dimmer Radiasi [W/qm] Short circuit current [mA]
0 0 0
0/4
1/4
2/4
3/4
4/4
Dikarenakan radiasi pada percobaan ini tidak diukur, sehingga untuk
mendapatkan karakteristik tergantung pada bagaimana anda melakukan
percobaan. Pengukuran radiasi ditinggalkan dengan sengaja pada kasus ini.
| Solar Cell 13
2.6 Tabel Hasil Pengamatan
Position Of
Dimmer
Irradiance Current (A)
W/qm ∠0o ∠15o ∠30o
0 /4 100 0,02 0,02 0,02
1/4 170 0,02 0,02 0,02
2/4 240 0,06 0,05 0,04
3/ 4 310 0,10 0,10 0,07
4 /4 380 0,14 0,13 0,10
2.7 Grafik Hasil Pengamatan
a. Sudut Cahaya 0o
| Solar Cell 14
b. Sudut Cahaya 15o
c. Sudut Cahaya 30o
| Solar Cell 15
PEMBAHASAN :
Dari grafik di atas terlihat hubungan antara arus hubung singkat pada
terminal sel surya terhadap tingkat intensitas radiasi. Pada percobaan ini kondisi
sel surya dalam keadaan tanpa beban yang di mana terminalnya dihubung
langsung. Namun karena ingin diketahui besar nilai arus yang mengalir pada
terminalnya sehingga dihubungkna seri dengan amperemeter digital sehingga
diperoleh hubungan antara nilai arus hubung singkat terhadap tingkat intensitas
radiasi cahaya untuk sudut cahaya datang yang bervariasi.
Grafik a memperlihatkan hubungan arus hubung singkat sel PV terhadap
tingkat intensitas cahaya radiasi pada sudut datang cahaya 0o.Pada grafik juga
terlihat pada posisi dimer awal atau untuk intensitas cahaya yang rendah sel PV
sudah mengalir arus. Demikian pula yang terlihat pada grafik b dan c yang
dilakukan pengambilan data pada sudut cahaya datang 15o dan 30o. Namun
tingkat kenaikan arusnya lebih rendah dibandingkan pada grafik a dengan sudut
cahaya datang 0o karena arus hubung singkat akan mencapai nilai maksimumnya
ketika cahaya berada tegak lurus terhadap sel PV.
Secara teori, intensitas radiasi yang lebih tinggi akan menghasilkan kurva
dengan arus hubung singkat yang lebih tinggi pula. Kelinearitasan dari arus
pada sel PV ini berbanding lurus terhadap tingkat intensitas radiasi cahaya yang
diterima oleh sel PV tersebut. Sedangkan pada grafik hasil percobaan pada
dimmer skala 0 dan 1 menghasilkan arus hubung singkat yang sama, ini
disebabkan karena pada kondisi tanpa penyinaran sel PV telah mendapatkan
radiasi cahaya dari kondisi sekitar seperti penerangan dalam ruangan lab dan
cahaya radiasi matahari dari ruang yang tembus ke ruangan.
2.8 Kesimpulan
- Radiasi, sudut dari insiden cahaya dan suhu sangat berpengaruh pada arus
hubung singkat
- Arus hubung singkat pada kondisi tanpa intensitas radiasi cahaya akan
menghasilkan arus yang kecil
- Peningkatan intensitas radiasi cahaya berbanding lurus dterhadap
peningkatan arus hubung singkat
| Solar Cell 16
3. KARAKTERISTIK CELL PV
3.1 Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dari percobaan karakteristik cell PV adalah:
a. Mengetahui tipikal V/I karakteristik cell PV pada beberapa level radiasi
b. Mengetahui tipikal V/I karakteristik cell PV pada beban yang berubah
3.2 Teori Dasar
Diantara dua titik operasi yang masing – masing mewakili tanpa beban dan
hubung singkat, adalah memungkinkan untuk mengukur lebih jauh titik operasi
pada arus yang berbeda. Semua hasil titik pengukuran yang disatukan akan
menghasilkan karakteristik sel. Karakteristik ini ditentukan oleh beberapa arus
dan tegangannya.
Karakteristik dari cell/modul berfungsi sebagai kriteria penilaian penting dalam
teknologi solar
Digram dibawah ini menunjukkan tipikal V/I karakteristik pada cell PV pada
beberapa level radiasi
| Solar Cell 17
3.3 Prosedur Percobaan
Perekaman Karakterisktik
Pada percobaan ini, kita akan menggunakan X/Y recorder untuk mengukur
modul solar V/I karakteristik pada beberapa radiasi.
Diantara dua titik operasi yang mewakili masing - masing open-circuit dan short-
circuit, adalah memungkinkan untuk mengukur lebih lanjut titik operasi pada
arus yang berbeda. Semua hasil titik pengukuran yang disatukan akan
menghasilkan cell karakteristik. Karakteristik ini ditentukan oleh pengukuran
arus modul solar dan tegangan. Pada beban resistor variable (potentimeter) ini
dihubungkan untuk mengatur beberapa titik pengukuran.
Pada animasi dibawah ini akan diperlihatkan bagaimana mengatur percobaan.
Buka multimeter analog/digital X/Y recorder virtual instrumaent pada menu
instrument|X/Y recorder. Klik kanan pada tombol mouse pada plotter area dan
pilih porperties dari isi menu yang tampil.
| Solar Cell 18
Rekam karakteristik menggunakan prosedur yang dijelaskan berikut.
1. Atur radiasi pada 0/4
2. Atur potentiometer pada 0 Ω (shor-circuit)
3. Tekan tombol RECuntuk memulai merekam V/I karakteristik
4. Perlahan ubah potentiometer ke nilai tahanan maksimum
5. Tekan tombol REC lagi untuk menghentikan perekaman karakteristik
Untuk meyakinkan krakteristik bahwa karateristik yang terekam sudah tepat,
ubah potentiometer dengan perlahan. Sebaliknya jika secara tiba-tiba
menurunkan potentiometer maka akan mengakibatkan titik infleksi karakteristik.
Menggunakan prosedur ini, rekam karakteristik minimum dan maksimum radiasi
modul solar pada lampu hologen
Salin hasil yang didapatkan pada tempat dibawah, untuk ini, kilk kanan pada
tombol mouse pada X/Y recorder’s plotter area dan pilih Copydari isi menu
yang tampil. Untuk mengisi grafik , klik kanan mouse dan tekan pastepada
tempat yang diinginkan.
| Solar Cell 19
3.4 Tabel Pengambilan Data
Pada scalling tab, lakukan pengaturan yang ditunjukkan dibawah ini.
Gunakan tombol X/Y recorder’s (config) untuk mengatur jarak pengukuran yang
diperlihatkan dibawah ini.
3.5 Grafik Hasil Pengamatan
| Solar Cell 20
a. Posisi Dimmer 0/4
b. Posisi Dimmer 1/4
c. Posisi Dimmer 2/4
| Solar Cell 21
d. Posisi Dimmer 3/4
e. Posisi Dimmer 4/4
| Solar Cell 22
PEMBAHASAN :
Pada percobaan ini diperoleh grafik seperti pada gambar di atas dimana
adanya hubungan antara arus dan tegangan pada beban yang berubah terhadap
intensitas cahaya tetap. Secara teoritis diperlukan lebih dari satu pengambilan data
pada kondisi intensitas cahaya yang berbeda sehingga kita dapat membandingkan
hasil grafik hasil percobaan terhadap grafik secara teoritis untuk melihat
karakteristik dari sel PV ini.
Secara teori intensitas yang lebih rendah akan berada dibawah kurva dengan
intensitas yang lebih tinggi dengan bentuk kurva yang sama. Nilai dari arus yang
mengalir juga ditentukan oleh intensitas cahaya yang mengenai sel PV.
Kelinearitasan dari tegangan dan arus dari sel PV ini sebanding terhadap tingkat
intensitas radiasi cahaya yang diterima oleh sel PV tersebut. Arus yang dihasilkan
akan menurun seiring dengan kenaikan tegangan pada kondisi intensitas radiasi yang
konstan. Begitu pula untuk intensitas radiasi yang lain yang tetap dijaga konstan
maka akan diperoleh penurunan arus seiring kenaikan tegangan yang memiliki
bentuk kurva yang sama.
3.6 Kesimpulan
| Solar Cell 23
- Peningkatan intensitas radiasi berbanding lurus terhadap peningkatan arus
dan tegangan yang dihasilkan
- Arus yang dihasilkan akan menurun seiring dengan kenaikan tegangan
pada kondisi beban yang berubah terhadap intensitas cahaya tetap.
| Solar Cell 24